Du 04/06 au 08/06/2018

Au menu de cette semaine en colles de Physique :

  • en questions de cours : statique des fluides + des questions de cours d’électricité (révisions) ;
  • en exercices : statique des fluides obligatoirement (voir les compétences exigibles en bas de la page).
QUESTIONS DE COURS DE CETTE SEMAINE

Q1

Donner l’expression de l’impédance

    \[\underline{Z_{eq}}\]

équivalente à deux impédances 

    \[\underline{Z_1}\]

et

    \[\underline{Z_2}\]

en parallèle.
Puis faire la démonstration.

Q2

 Rappeler le schéma général d’un pont diviseur de tension (avec deux impédances

    \[\underline{Z_1}\]

et 

    \[\underline{Z_2}\]

), et la formule associée.
Puis faire la démonstration.

Q3

 Rappeler le schéma général d’un pont diviseur de courant (avec deux impédances

    \[\underline{Z_1}\]

et 

    \[\underline{Z_2}\]

), et la formule associée.
Puis faire la démonstration.

Q4

 Soit un circuit RLC série en régime permanent sinusoïdal forcé à la pulsation

    \[\omega\]

. Calculer l’expression de l’amplitude

    \[I_m\]

de l’intensité dans le circuit (au choix : en fonction de

    \[R\]

,

    \[L\]

,

    \[C\]

 et

    \[\omega\]

, ou bien en fonction de

    \[\omega_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}\]

,

    \[Q=\frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}\]

et

    \[\omega\]

), et montrer qu’elle est maximale pour une pulsation

    \[\omega_r\]

que l’on déterminera. Comment appelle-t-on ce phénomène ?

Q5

 Donner, puis démontrer l’expression de l’énergie emmagasinée dans une bobine.

Q6

 On donne la fonction de transfert suivante :

    \[ \underline{H}(\omega)=\frac{1}{1+j\frac{\omega}{\omega_0}}\]

où

    \[\omega_0\]

est une constante.
Déterminer les asymptotes du diagramme de Bode en gain, à très basses pulsations (

    \[\omega \ll \omega_0\]

) et très hautes pulsations (

    \[\omega \gg \omega_0\]

).
Tracer l’allure du diagramme de Bode en gain asymptotique, puis réel.

Q7

 On donne la fonction de transfert suivante :

    \[ \underline{H}(\omega)=\frac{1}{1+j\frac{\omega}{\omega_0}}\]

où

    \[\omega_0\]

est une constante.
Déterminer les asymptotes du diagramme de Bode en phase, à très basses pulsations (

    \[\omega \ll \omega_0\]

) et très hautes pulsations (

    \[\omega \gg \omega_0\]

).
Tracer l’allure du diagramme de Bode en phase asymptotique, puis réel.

Q8

 [question longue] Démontrer la relation fondamentale de la statique des fluides :

    \[\overrightarrow{\textrm{grad}}(P)=\rho\overrightarrow{g}\]

Q9

 Déterminer le champ de pression

    \[P(z)\]

dans un fluide homogène et incompressible de masse volumique

    \[\rho\]

, à partir de la relation fondamentale de la statique des fluides.

Q10

 Déterminer le champ de pression

    \[P(z)\]

dans un gaz parfait isotherme (température

    \[T\]

uniforme), à partir de la relation fondamentale de la statique des fluides.

Q11

 Qu’est-ce que le facteur de Boltzmann, et quelle est sa signification ?
Donner quelques exemples de situations physiques où ce facteur apparaît.

 

COMPÉTENCES ÉVALUABLES CETTE SEMAINE DANS LES EXERCICES

STATIQUE DES FLUIDES

Forces surfaciques, forces volumiques
Distinguer le statut des forces de pression et des forces de pesanteur.

Statique dans le champ de pesanteur uniforme : relation

    \[\frac{dP}{dz}=-\rho g\]


– Connaître des ordres de grandeur des champs de pression dans le cas dans le cas de l’océan et de l’atmosphère.
– Exprimer l’évolution de la pression avec l’altitude dans le cas d’un fluide incompressible et homogène et dans le cas de l’atmosphère isotherme dans le modèle du gaz parfait.
Facteur de Boltzmann
– S’appuyer sur la loi d’évolution de la densité moléculaire de l’air dans le cas de l’atmosphère isotherme pour illustrer le signification du facteur de Boltzmann.
– Reconnaître un facteur de Boltzmann ; comparer  aux écarts d’énergie dans un contexte plus général.
Résultante des forces de pression
– Exprimer une surface élémentaire dans un système de coordonnées adapté.
– Utiliser les symétries pour déterminer la direction d’une résultante des forces de pression.
– Evaluer une résultante des forces de pression.
Poussée d’Archimède
– Expliquer l’origine de la poussée d’Archimède.
– Exploiter la loi d’Archimède.
Equivalent volumique des forces de pression. Equation locale de la statique des fluides.
– Exprimer l’équivalent volumique des forces de pression à l’aide d’un gradient.
– Etablir l’équation locale de la statique des fluides.

Bon travail à tous !